パチンコ店は平衡世界が無限に重ね合わさる不安定な空間

パチンコ店は平衡世界が無限に重ね合わさる不安定な空間だ
と声を大にして言いたいのです。
電子は原子の周りを粒状でぐるぐる回っていると、小中学校で私たちは勉強してきました。
実際は、電子は”存在するかもしれない”確率の波で原子の周りに波のように
確率として存在しているとわかっています。
存在するかもしれない座標の無限の重ねあわせは、まるで平衡世界の重ね合わせです。
困ったことに、その量子の不思議な挙動や性質をとにかく実用化して、
十分な量子力学への理解や解釈が確立しないまま技術だけが発展し
現在の半導体の性能向上やコンピューターの発展があったという事実です。
平衡世界の存在を信じられないと言う方は、ぜひ量子力学の不思議な曖昧さに触れてください。
並行世界(多世界解釈)と
確率の曖昧さ
シュレーディンガー方程式(状態の予測)はエルヴィン・シュレーディンガーが提唱した、
ミクロな粒子(電子など)の動き(波としての性質)を表す根本の数式です。
最も基本的な、時間に依存しないシュレーディンガー方程式は以下の通りです。
\[\hat{H}\psi = E\psi\]
- $\psi$(プサイ):波動関数(粒子の状態を表す波の数式)
- $\hat{H}$(ハミルトニアン):エネルギーを表す演算子
- $E$:全エネルギー
ミクロの粒子は観測されるまで「ここにいる確率が30%、あっちにいる確率が70%」
というように、複数の状態が重なり合って(混ざり合って)存在しています。
この「観測するまで、どこに存在するかの確率が曖昧である(重なり合っている)」
という性質をどう解釈するかで、物理学の世界は今も議論が続いています。
●コペンハーゲン解釈
観測した瞬間に、確率の波がキュッと1点に縮んで、どこか1つの現実に決定する。
●多世界解釈(並行世界)
観測した瞬間、世界が「ここにいる世界」と「あっちにいる世界」に分岐する。
私たちが知覚している確率は、自分がどの並行世界に迷い込んだかの確率に過ぎない
ミクロな世界では、不確定で曖昧な確率そのものが世界の「真の姿」であり、
シュレーディンガー方程式はその曖昧な波がどのように時間変化していくかを予測できる、
まさに「確率を支配する数式」と言えます。
量子力学における確率の概念は、私たちが日常で使う「サイコロの確率」とは根本的に異なり、
世界の存在そのものの不気味さを内包しています。
実際のパチンコ台に当てはめて
考えてみる
99分の1で大当たりする甘デジのパチンコ台で1回転させる時、何が起こっているのか
確率の補導関数で読み解いてみます。
実際のところスタートチャッカーに球が入った際に出される乱数は「0〜65,535」の合計65,536個
なのですが、ここでは簡易的に99通りの値を取ると仮定して計算してみます。
1. 状態の定義(基底状態)
まず、システムが取り得る2つの状態(ハズレ・大当たり)を、
量子力学の記号(ブラケット表記)で定義します。
- $|0\rangle$(ハズレの状態)
- $|1\rangle$(大当たりの状態)
これらは互いに直交する基底(基準となる状態)です。
2. 確率の波動関数(状態ベクトルの数式)
量子力学では、観測する前の状態は「ハズレ」と「大当たり」が重ね合わせの状態で存在していると考えます。この重ね合わせを表す波動関数(状態ベクトル) $|\psi\rangle$ は、次のように書き表されます。
$$|\psi\rangle = \alpha |0\rangle + \beta |1\rangle$$
ここで $\alpha$ と $\beta$ は確率振幅と呼ばれる複素数です。ボルンの確率解釈により、それぞれの絶対値を2乗したものが、実際の確率になります。
- ハズレになる確率: $|\alpha|^2$
- 大当たりになる確率: $|\beta|^2$
3. 99分の1の条件を当てはめる
今回の条件は「大当たりの確率が $\frac{1}{99}$」です。ということは、自動的に「ハズレの確率は $\frac{98}{99}$」になります。
- $|\beta|^2 = \frac{1}{99} \implies \beta = \frac{1}{\sqrt{99}}$
- $|\alpha|^2 = \frac{98}{99} \implies \alpha = \frac{\sqrt{98}}{\sqrt{99}}$
(※簡単のため、位相(複素数の向き)はゼロの実数として考えます)
これらを波動関数の数式に代入すると、「99分の1で大当たりする状態を表す波動関数」が完成します。
$$|\psi\rangle = \frac{\sqrt{98}}{\sqrt{99}}|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{99}}|1\rangle$$
4. 全空間での確率の足し算(規格化)
量子力学の絶対ルールとして、すべての確率を足すと必ず $1$(100%)にならなければなりません。
$$\langle\psi|\psi\rangle = |\alpha|^2 + |\beta|^2 = \frac{98}{99} + \frac{1}{99} = 1$$
数式は見事に調和し、確率の法則を満たしています。
観測するまでは
「両方であり、どちらでもない」
玉がチャッカーに入る前(あるいは結果の画面を見る前)、
このシステムはハズレでも当たりでもありません。
$\frac{\sqrt{98}}{\sqrt{99}}$ の重みを持ったハズレの世界線と、$\frac{1}{\sqrt{99}}$ の重みを持った大当たりの世界線が、
1つの空間に完全に重なり合って揺らいでいる状態です。
この時、どの時点まで重ね合わせ(=量子状態)が起こっているかは解釈が分かれます。
① 玉がチャッカーに入る前まで
=乱数が弾き出された瞬間に自分が存在する世界が一つに収束する
つまり結果が確定するという考え方。(確定論、運命論)
② リーチアクションの最後の最後、復活チャンスも含めて最後の最後の瞬間、
脳が完全に100%ハズレと認識するまで、大当たりとハズレが重なり合っているという考え方。
パチンコ台含む人間や世界、未来も含め全てが量子状態
=平衡世界とダイバージェント(未来選択)が発生している状態
の2つがあります。
答えは、”誰にもわからない”です。
量子力学は極めてミクロな世界で観測可能な現象で、
どこまでその不思議な振る舞いを肯定して世界の存在を定義するのか
解釈が定まらないのです。
間違いなく言えるのはこの世の全ての物質は、
原子という量子力学の作用するミクロな物質の集まりであり、
全ては量子力学の支配下にあると言えなくもないということです。
余談ですが、人間の脳はそのシナプスの情報伝達スピードは
光の速度を超えており量子力学でいう重ね合わせや量子縺れなどの現象が
発生しています。
人間そのものが量子的存在=重ね合わせの存在
と言えるのかもしれません。
量子縺れ
(りょうしもつれ)
量子縺れ(量子もつれ / Quantum Entanglement)とは2つ以上の粒子が、
どれだけ離れていても互いに強く結びつき、一方の状態が決まると同時に
もう一方の状態も瞬時に決まるという、量子力学特有の不思議な現象です。
アインシュタインが「不気味な遠隔作用(Spooky action at a distance)」
と呼んで、かつては懐疑的だったことでも有名です。
さまざまな量子現象の実験
1997年、ツァイリンガーらのグループは量子もつれを利用して、
粒子の「状態(量子情報)」を、離れた場所にある別の粒子へと瞬時に転送する
「量子テレポーテーション」の実験に世界で初めて成功しました。
(※SFのように物質そのものがワープするのではなく、情報だけが書き換わる現象です)
また、下記に記述のとおり、地上と人工衛星で1,200km離れた縺れ合う光子が
光の速さを超えて瞬時に情報伝達ができた実験も成功しています。
現在では、光子だけでなく、より大きな「原子」や「超伝導回路」などを使った
量子もつれの実験が行われており、その距離もどんどん伸びています。
| 実験の対象 | 到達しているレベル |
| 人工衛星を使った実験 | 中国の量子科学衛星「墨子号」などが、宇宙と地上(約1,200km離れた地点)の間で量子もつれを維持したまま光子を届ける実験に成功しています。 |
| 量子インターネットの基礎 | 光ファイバー網を使って、都市間で量子もつれを共有し、絶対に盗聴できない「量子暗号通信」のネットワーク実験が世界中で行われています。 |
パチンコ店は現実と仮想が無限に重ね合わさった
不安定な空間
はて、さて。
99の甘デジを1回転させるだけでこんな大騒ぎなのであります。
これを当たるまで続けたら何通りの世界が平衡して重なっていくのでしょう?
また、パチンコ店で遊戯しているお客さんは自分一人ではありません。
数十人、数百人のお客さんが毎秒毎秒、確率と闘っています。
現実と仮定の無限の平衡世界がとてつもなく重なりあい
境界線をあいまいにしていきます。
ダイバージェント(未来選択)が瞬間瞬間行われていて
そこにはたくさんのドラマが繰り広げられます。
そのような重なり合い揺らぎあう、現実と仮想の平衡世界で
冷静に勝利を掴み取る方法論、それがこのサイトの存在意義です。
乞うご期待。
